In deel 1 van deze serie hebben we uitgelegd hoe het microbiële leven zich ontwikkelt in steenwol en hebben we de nieuwste inzichten gedeeld over de verschillende functies van 'goede, slechte en lelijke' micro-organismen. Het is duidelijk dat het nuttig is om het microbioom op een gecontroleerde manier actief te beheren om bij te dragen aan een sterkere, gezondere, veerkrachtigere en productievere plant. Maar hoe kunnen telers het microbiële evenwicht in het wortelgebied beïnvloeden? En wat zijn de voordelen van steenwol in deze context? Lees verder om daar achter te komen.
“Een grotere focus op het microbioom ondersteunt de verschuiving naar veerkrachtige teelt, aangezien registratie voor traditionele gewasbeschermingsmiddelen schaarser wordt voor nichetoepassingen zoals in de tuinbouw in kassen en op langere termijn de sleutel zou kunnen zijn tot nog hogere opbrengsten en snellere teeltcycli.”
Principale componentenanalyse (PCA) van de structuur van de bacteriegemeenschap in steenwol en cocos met toevoeging van biochar of afgewerkt champignonsubstraat (SMS) tijdens de teelt van komkommers. Resultaten zijn verkregen binnen een PPS project Rootzone financieel ondersteund door Nederlandse Topsector Uitgangsmaterialen & Tuinbouw , Club van 100 van Wageningen UR Glastuinbouw & Bloembollen en Stichting Kennis in Kas (KIJK).
Volgens Marta Streminska, microbieel ecoloog bij de Wageningen University & Research, Business Unit Glastuinbouw en Bloembollen (WUR) in Bleiswijk, Nederland, verandert het wortelgebied microbioom in de loop van de tijd in zowel biologische als niet-biologische groeimedia zoals steenwol: “De plant stuurt dit tot op zekere hoogte zelf actief door verschillende wortelexsudaten te produceren om op verschillende momenten in de teeltcyclus de meest gunstige microben aan te trekken (Deel 1: Een introductie tot het wortelgebied microbioom). Veel mensen realiseren zich niet dat wortelexsudaten niet slechts een afvalproduct van fotosynthese zijn. In plaats daarvan stuurt de plant opzettelijk 20-30% van de producten van de fotosynthese naar de wortels om de microben te voeden.” In feite speelt de plant dus een actieve rol bij het vormgeven van zijn eigen wortelgebiedmicrobioom.
Beïnvloeding van de abiotische factoren
Het is echter duidelijk dat het goed zou zijn als telers de plant een handje zouden helpen door het microbioom te kunnen controleren. Eén manier waarop ze dat kunnen doen is door de verschillende abiotische factoren te beïnvloeden, zoals temperatuur, pH, zuurstof en watergehalte, die rechtstreeks van invloed kunnen zijn op de samenstelling en functies van het microbioom van het wortelgebied. “Verschillende microben geven de voorkeur aan verschillende temperaturen, maar gelukkig groeien veel microben erg snel bij 20 tot 30 ⁰C, wat gangbare temperaturen zijn in high-tech kassen. Schimmels beïnvloeden ook de pH van het systeem door complexe organische stoffen af te breken. Daarom hebben bodems met een hoog koolstofgehalte, zoals bosgrond, in de natuur vaak een lage pH”, zegt Marta.
“Ondertussen kunnen bacteriën gedijen in verschillende pH-bereiken, waarbij sommige specifieke groepen de voorkeur geven aan pH-niveaus van 7 of 8. Maar als algemene vuistregel geldt, net als bij planten, dat stabiliteit de sleutel is voor een gezond wortelgebied-microbioom. Vermijd grote schommelingen in vocht of temperatuur die stress kunnen veroorzaken,” benadrukt ze.
Voordelen van steenwol
Steenwol biedt in dit verband verschillende belangrijke voordelen. Ten eerste is het een zeer goed stuurbare substraat, waardoor telers de belangrijkste abiotische factoren die het microbioom in het wortelgebied beïnvloeden, zoals watergehalte, EC en pH, nauwkeurig kunnen beheren en controleren.
“Bovendien bevat steenwol, in tegenstelling tot organische substraten zoals aarde of cocos, van nature niet veel complexe organische stoffen zoals cellulose en lignine. Zoals gezegd hebben schimmels hier een voorkeur voor, omdat ze extracellulaire enzymen produceren die deze complexe verbindingen afbreken. In de groeimediums van steenwol worden schimmelpopulaties vaak overstemd door bacteriële populaties, omdat deze gedijen op eenvoudigere, minder complexe verbindingen zoals glucose en organische zuren die door de plantwortels worden uitgescheiden”. Legt Marta uit.
“Bovendien heeft steenwol, in tegenstelling tot grond en cocopeat, geen 'geschiedenis'; het is schoon na productie en bevat geen microben die zijn achtergebleven van de vorige gewasactiviteit. Daarom biedt steenwol ons de mogelijkheid voor een schone start. Maar je moet natuurlijk wel de juiste maatregelen nemen om ervoor te zorgen dat het systeem vrij blijft van slechte microben, door gezond plantmateriaal en een pathogeenvrije voedingsoplossing te gebruiken. Onthoud dat als je het microbioom actief wilt beheren, je moet beginnen zodra je zaad in het blok met steenwol opkweekt; wacht niet tot halverwege de kweekcyclus,” adviseert ze.
Het belang van zuurstof
De belangrijkste factoren die de microbiële groei beïnvloeden zijn de beschikbaarheid van organische koolstof en zuurstof, zegt ze. “Het is echter belangrijk om te begrijpen dat microben niet altijd afhankelijk zijn van zuurstof voor hun ademhaling, ze kunnen ook nitraat of sulfaat gebruiken. Dus als er te veel water in de substraat zit, zullen ze de resterende zuurstof snel verbruiken en overgaan op nitraat of sulfaat. Dit vermindert de beschikbaarheid van voedingsstoffen voor de plant. Daarom is het belangrijk voor telers om voldoende zuurstof in het wortelgebied te houden door overmatig water geven te vermijden, niet alleen voor de wortels van de plant, maar ook voor de microben.” Het is echter belangrijk om te begrijpen dat anaerobe ademhaling pas begint als het zuurstofgehalte in het wortelgebied tot ver onder de 1 mg O2/l is gedaald. Microben schakelen alleen over op anaerobe ademhaling als ze geen andere keuze hebben. Ademhaling met zuurstof levert nog steeds de meeste energie,” voegt Marta toe.
Dit is nog een gebied waar steenwol groeimedia voordelig kunnen zijn, omdat het de mogelijkheid biedt voor optimale controle over het watergehalte (watergehalte) in het wortelgebied. Bovendien is steenwol ontworpen om het water en dus de zuurstof gelijkmatig over het hele volume van het groeimedium te verdelen. “Dit is belangrijk omdat onderzoek heeft aangetoond dat de rhizosfeer, het gebied binnen ongeveer 2 mm van de wortels, weliswaar het grootste aantal microben bevat, maar dat de microbiële diversiteit daarbuiten groter kan zijn en dat de planten gespecialiseerde micro-organismen uit het hele wortelgebied selecteren om hun wortels te koloniseren. Voor een gezond gewas moet je daarom alle goede microben in het hele wortelgebied actief houden, niet alleen die welke het dichtst bij de wortels zitten,” stelt Marta.
Kunnen nuttige microben worden toegevoegd?
Is het mogelijk om nog een stap verder te gaan dan abiotisch sturen en is het ook mogelijk om het microbioom positief te beïnvloeden door mengsels van nuttige microben aan het voedingswater toe te voegen? “Sommige telers doen dat al en er zijn verschillende probiotica producten op de markt, maar de effectiviteit varieert”, antwoordt Marta. “De producten moeten geschikt zijn voor zowel je plantensoort als je systeem. In sommige gevallen zul je merken dat Bacillus of Trichoderma als rustende sporen achterblijven in plaats van actief te zijn in het systeem. De toegevoegde microben moeten zich eerst vestigen in het kweeksysteem. Soms kunnen ze dat niet omdat er niet genoeg voedsel voor ze beschikbaar is. Ook kunnen sommige microben niet overleven in bepaalde kweeksystemen omdat ze concurrentie ondervinden van de micro-organismen die al in het systeem aanwezig zijn,” vervolgt ze.
Probiotica voor planten
“Daarom bestuderen we nu manieren om het natuurlijke microbioom positief te beïnvloeden. Want als de microben er al zijn, weten we tenminste dat ze kunnen overleven in het systeem. Dus als we de goeden iets extra's kunnen geven om zich mee te voeden, vergelijkbaar met hoe prebiotica bij mensen werken, kunnen we de dominantie van nuttige microben in het wortelgebied bevorderen,” voegt Marta toe. “Dan kunnen de wortelexsudaten hun werk doen door de omstandigheden in het wortelgebied stabiel te houden.”
Alles over balans
Ondanks aanzienlijk fundamenteel onderzoek naar bodemmicrobiomen in de afgelopen decennia en de sterke vooruitgang van microbioomonderzoek in grondloze groeimedia in de afgelopen vijf of zes jaar, valt er nog steeds veel te leren over de complexe wereld van het microbioom van het wortelgebied. “Het is nu echter duidelijk dat een plant niet kan functioneren zonder microben en dat simpelweg alles desinfecteren niet de juiste manier is omdat dit zowel de goede als de slechte bacteriën doodt. Bovendien is er veel variatie tussen de effectiviteit van verschillende desinfectiemethoden,” stelt de microbieel ecoloog. “In plaats daarvan is het doel om ziekteonderdrukking in de rhizosfeer en het bredere wortelgebied te bevorderen. Dit draait allemaal om evenwicht; 'slechte' microben in het wortelgebied zijn geen probleem, zolang het systeem stabiel genoeg is zodat de 'goede' microben en de eigen reacties van de plant voorkomen dat ziektes vat krijgen.”
Meer aandacht voor het microbioom ondersteunt dus de verschuiving naar weerbaar telen, vooral met het oog op de geleidelijke afschaffing van chemische gewasbeschermingsmiddelen in Europa en elders. Dit past goed bij gecontroleerde landbouw, vooral in combinatie met steenwol. Als pathogeenvrij groeimedium zorgen Grodan's producten niet alleen voor een schone en consistente start van het gewas, maar ondersteunen ze de teler ook bij het actief beheren van een gezond en evenwichtig microbioom door het sturen van abiotische factoren zoals watergehalte, pH-niveau en zuurstofgehalte.
Potentieel voor hogere opbrengsten en snellere teelt
“In fundamenteel onderzoek is al gezien dat sommige microben de productie van plantenhormonen op gang kunnen brengen, wat leidt tot een meer generatieve plantengroei. Met andere woorden, op de langere termijn zouden microben de sleutel kunnen zijn tot het sturen van een gewas naar nog hogere opbrengsten en snellere teeltcycli. Meer nadruk leggen op het microbioom van het wortelgebied heeft het potentieel om de productiviteit van de tuinbouw in de toekomst te verbeteren,” concludeert Marta.
